Standardpotenzialen

Standardpotenziale bezeichnen die Standardreduktionspotentiale von Redoxpaare, also das bestmögliche Bestreben eines Redoxpaares, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben. Sie werden im Rahmen der Elektrochemie als E° angegeben und beziehen sich auf die Standard-Wasserstoffelektrode (SHE) als Referenz. Ein positives E° bedeutet eine stärkere Tendenz zur Reduktion im Vergleich zur SHE, ein negatives E° eine stärkere Tendenz zur Oxidation.

Die Standardbedingungen sind definiert durch Temperatur 25 °C, Lösungen mit Aktivität 1 (ca. 1 M) und Gasdruck 1 Atmospher, wobei bei Redoxreaktionen, die H+-Ionen betreffen, H+ ebenfalls mit Aktivität 1 M verwendet wird (pH 0 im Standardzustand). Die Werte werden in Tabellenform für viele Redoxpaare veröffentlicht und dienen als Referenzdaten für Berechnungen.

Aus dem Standardpotenzial lässt sich die Standardreaktionsenergie ableiten: ΔG° = -n F E°, wobei n die Anzahl der übertragenen Elektronen und F die Faraday-Konstante ist. Folglich kann das Standardzellpotenzial eines Gesamtprozesses als E°cell = E°Kathode - E°Anode berechnet werden. Ein positives E°cell deutet unter Standardbedingungen auf eine spontane Reaktion hin. Über die Nernst-Gleichung lässt sich der tatsächliche, von den Bedingungen abhängige Anteil E berechnen: E = E° - (RT/nF) ln Q; bei T = 298 K vereinfacht sich dies zu E = E° - (0,05916/n) log Q. Damit verhalten sich Standardpotenziale nicht stabil, sondern geben Orientierung bei verschiedenen Konzentrationen und Temperaturen.

Anwendungsgebiete umfassen Batterien, Elektrochemie, Korrosion und Elektroplattieren. Tabellen der Standardpotenziale dienen der schnellen Beurteilung der Tendenz von Redoxreaktionen und der Ableitung weiterer thermodynamischer Größen.